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[논문리뷰] An Implementation of cloud gaming model using Google cloud platform and Parsec

22 Jul 2020 . category: Journal . Comments
#game #cloud #stadia #xcloud #psnow

Author

Jadav Utpalkumar H., Ankita Gandhi

in M.Tech computer engineering, Parul University, Vadodara, India

Original Link: Where did I find
Archived Link: Download in Google Drive

필자요약

Game Cloud을 대략적으로 어떻게 구현해야하는지를 큰 그림으로 보여주는 논문.
본인들이 실제로 구현해보고, 어떤 순서로 구현해야하는지, 어떤 과정이 필요한지를 개괄적으로 보임.
비판적으로 보자면, Parsec을 설치해봤다. 수준의 논문이므로 실제로 구현한 것은 없어보임.
이 논문에서 유의미한 파트는 실제로 Benchmark 하여 Warframe이라는 게임에서 몇 프레임의 성능을 내는지, 게임 할만한 수준인지를 테스트한 결과가 인상적임.

Cloud Game의 전망

인터넷에 많음. 굳이 설명하자면,

게이머 입장:

언제 어디서나 게임 가능함.
게임 구매가 자유로움. (성능에 구애받지 않는?)
컴퓨터 살 필요가 없음.
In-game Live tournament를 시청하거나 친구한테 내 게임플레이 공유 가능.

개발자 입장:

불법 다운로드 근절. (애초에 클라이언트 컴퓨터에 설치가 안되니)
개발할 때, Device 마다 테스트하거나, 포팅하는데 비용 / 시간 절약

서비스제공자 입장:

이미 충분히 인프라가 구축되어 있으므로 새로운 수요 해결
새로운 수익모델 창출

사업적인 가장 큰 포인트는 Client 단 Machine의 성능이 필요가 없어진다는 것이다. 최소 2Mb/s 정도의 네트워크 성능만 가지고 있으면 충분히 게임을 즐길 수 있으며, 이제 서비스 제공자가 어떤 Architecture를 갖느냐에 따라 성능이 더 좋아질 수도, 아닐 수도 있다.

Implementation

개괄적인 구조

Client는 Cloud data platform에 Request하고, 시스템에 로그인하고, 게임을 선택함.
CLoud system은 적절한 데이터센터를 선택하고, Network 상황에 따라 적절한 노드를 선택, Edge node한테 CPU / GPU / Memory 가 얼마나 필요한지를 알려줌. 그 때, Data center는 가상 머신의 주소를 Client에게 알려줌.
Client는 게임함. Input signal을 Data center한테 보내줌. (키보드, 마우스 클릭 등)
Client input을 받은대로 게임을 업데이트하고 Video를 Client한테 보내줌.

Server side

Google Cloud Platform 사용했고, OS는 Microsoft Server 2016 Datacenter Edition, GPU는 GCP에서 제공하는 것으로 사용. ~~논문에서 뭐 사용했는지 안 알려줌.~~ DirectX3D 11, Nvidia GPU Driver 설치하였음. Streaming 하기 위해서 VB-Audio Cable 사용했고, UDP로 통신하였음. Steam이나 Epic Games같이 실제 게임 하기 위한 소프트웨어를 설치함. Streaming에는 Parsec이라는 소프트웨어를 사용하였음.

Client side

Streaming Setup을 위해서 기본적으로 Workstation이나 노트북 사용하였음. ~~도대체 Workstation이라고 표현한 이유가 뭘까~~ Streaming 때문에 Parsec 사용하였음.

Parsec 쓴 이유가 적혀있는데, 오픈소스 Desktop 캡처 프로그램으로 Cloud-base 게임에 많이 사용되는데, 이걸 쓰면 게임을 다른 PC에 돌려놓고 원격 게임이 가능하며 그걸 Streaming 하는 방식으로 할 수 있도록 한다고 함. (즉, 알아서 다 해준다는 의미 인듯) H.265 encoder/decoder 사용하였음.

Parsec

Imgur

Test Result

아직 4K가 모든 게임에 지원되는 것도 아니고, Cloud Service로 제공되는 GPU도 30 / 60 프레임의 제한이 걸려있기 때문에 프레임의 한계치가 존재하는 실험임. 서버의 가상 머신으로 게임을 해보니, Latency가 거의 없거나 아예 안 느껴지는 수준이어서 만족스러운 환경을 보여줬음.

Warframe이라는 게임으로 테스트 해봤는데, 프레임이 끊기거나, 인풋렉(User가 Input하면 게임이 반응하는 그 사이의 Delay)이 거의 안 느껴지는 수준이었음.

Server / Client 간의 통신 상태가 좋았기 때문에 (거의 5Mb/s 정도) 고해상도로 게임을 즐기는데 지장이 없었음.